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Astronomie+Physik

Neues zu kosmischen Radioblitzen

ASKAP
ASKAP-Antennen detektieren Radiobursts (Grafik: OzGrav/ Swinburne University of Technology)

Sie gehören zu den noch immer rätselhaften Phänomenen des Kosmos: ultrakurze Radiopulse. Jetzt haben Astronomen 20 weitere solcher „Fast Radiobursts“ detektiert und dabei neue Erkenntnisse gewonnen. So scheinen die allermeisten dieser Radioblitze einmalige Ereignisse zu sein, die sich in ihren Merkmalen deutlich von dem bisher einzigen bekannten „Wiederholungstäter“ unterscheiden. Zudem bestätigen die neuen Daten, dass die energiereichsten Radioblitze vermutlich aus größerer Nähe stammen als weniger intensive Vertreter ihrer Art.

„Fast Radiobursts“ (FRB) sind nur wenige Millisekunden lang, aber extrem intensiv. In Sekundenbruchteilen transportieren sie so viel Energie wie unsere Sonne in 80 Jahren. Anfangs glaubten Astronomen an atmosphärische Störungen, auch weil diese Radioblitze zunächst nur am Parkes-Radioteleskop in Australien detektiert wurden. Doch inzwischen haben auch andere Antennen, darunter das Arecibo-Radioteleskop in Puerto Rico, einige dieser ultrakurzen Signale eingefangen. Mittlerweile haben Forscher herausgefunden, dass die FRBs offenbar extragalaktischen Ursprungs sind. Was sie jedoch verursacht, ist unbekannt. Rätselhaft bleibt auch, warum eine der Radioburst-Quellen immer wieder neue Pulse aussendet, alle anderen dagegen Einzelereignisse blieben.

20 Radioblitze in nur einem Jahr

Neue Informationen zu den kosmischen Radioblitzen haben nun Ryan Shannon von der Swinburne University of Technology in Australien und seine Kollegen gesammelt. Denn mithilfe des Australia Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP) gelang es ihnen, innerhalb des letzten Jahres weitere Fast Radiobursts zu detektieren. Die Anlage besteht aus 36 Radioantennen, die jeweils 30 Quadratgrad des Himmels auf einmal erfassen können. Für die Fahndung nach den Radioblitzen richteten die Forscher jede der fünf bis zwölf eingesetzten Antennen auf einen anderen Himmelsbereich. „Dadurch konnten wir 240 Quadratgrad auf einmal beobachten – das ist eine Fläche tausendmal größer als der Vollmond“, erklärt Co-Autor Keith Bannister vom australischen Forschungsverbund CSIRO.

Die astronomische „Rasterfahndung“ hatte Erfolg: „Wir haben innerhalb nur eines Jahres 20 Radiobursts entdeckt – das verdoppelt fast die Zahl der seit 2007 weltweit nachgewiesenen Signale dieser Art“, berichtet Shannon. Wie die Forscher erklären, liefert die Streuung des Signals wertvolle Hinweise darauf, von wo diese Radiopulse kommen. Denn wenn das Signal durch die Ausgangsgalaxie, intergalaktische Gaswolken oder die Milchstraße rast, werden die Radiowellen jedes Mal leicht gestreut und abgelenkt. „Die verschiedenen Wellenlängen, aus denen ein Burst besteht, werden dabei auf unterschiedliche Weise abgebremst“, erklärt Co-Autor Jean-Pierre Macquart von der Curtin University. Die Streuung erlaubt damit Rückschlüsse auf die Strecken, die diese Signale zurückgelegt haben. Die neuen Daten belegen, dass die energiereichsten Radioblitze tatsächlich aus größerer Nähe stammen als die schwächeren.

Besonders nah und einmalig

Unter den neu detektieren Radioblitzen ist der energiereichste bekannte und der FRB mit dem bisher nächsten Ursprungsort. „Unsere Stichproben enthält mit FRB 171020 den Burst mit der schwächsten je dokumentierten Streuung“, berichten die Forscher. „Damit könnte dieser Radioburst aus einer Entfernung von nur 424 Millionen Lichtjahren stammen.“ Seltsam jedoch: Nach Angaben der Astronomen gibt es nur eine einzige Galaxie, die zumindest grob in dieser Region des Weltraums liegt. Ob der Radioblitz jedoch aus ihr stammt, ist noch offen. Ungeachtet dessen könnte ein Radioburst mit einer so nahen Quelle aber ganz neue Chancen bieten, die Ursachen und Entstehungsmechanismen dieser rätselhaften Signale künftig näher zu untersuchen.

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Die Beobachtungen deuten zudem darauf hin, dass die meisten Radiobursts offenbar tatsächlich einmalige Ereignisse sind. Bei keinem der neu entdeckten Signale konnten Shannon und sein Team im Rahmen ihrer bis zu 47 Tage langen Beobachtungszeit eine Wiederholung detektieren. Der bisher einzige sich wiederholende Radioblitz FRB 121102 könnte demnach eher eine Ausnahme als die Regel sein, mutmaßen die Astronomen. Hinzu kommt: „Es gibt ausgeprägte Unterschiede zwischen den von ASKAO und dem Parkes-Telekop eingefangenen Radiobursts und FRB 121102“, so die Forscher. Unter anderem sind die Radiowellen des „Wiederholungstäters“ FRB 121102 viermal stärker durch Magnetfelder verdreht als die restlichen bisher bekannten. Möglicherweise deutet dies darauf hin, dass einzelnen und sich widerholende Radioblitze auf unterschiedliche Weise entstehen.

Als nächstes wollen die Astronomen die Systeme der ASKAP-Teleskopanlage so aufrüsten, dass künftig auch die Quellen der Radioblitze mit höherer Genauigkeit bestimmt werden können. „Wir werden dann die Ursprungsorte bis auf weniger als ein tausendstel Grad genau lokalisieren können“, sagt Shannon. „Das entspricht der Breite eins menschlichen Haars aus zehn Metern Entfernung gesehen.“ Diese Lokalisierung könnte dabei helfen, die Fast Radiobursts einer Galaxie und vielleicht auch einer Ursache zuzuordnen.

Quelle: Ryan Shannon (Swinburne University of Technology, Hawthorn) et al., Nature, doi: 10.1038/s41586-018-0588-y

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